Magnétisme II : matériaux et applications

Chapitre 15 - Les aimants permanents......Page 15
1.2. Principes de fonctionnement d'un aimant permanent idéal inséré dans un système d'exploitation type......Page 16
1.3. Paramétrisation des performances des matériaux à aimant réels......Page 22
2.1. Présentation......Page 26
2.2. Comparaison des comportements magnétiques......Page 27
3. Principaux matériaux à aimant industriel......Page 28
3.1. Les différents types d'aimants frittés et orientés......Page 29
3.2. Paramètres et courbes typiques......Page 31
4.1. Les grands domaines d'utilisation des aimants permanents......Page 33
4.2. Propriétés des aimants industriels......Page 36
4.3. Systèmes électromagnétiques......Page 39
4.4. Systèmes magnétomécaniques......Page 42
4.5. Aimants utilisés comme source de champ magnétique......Page 44
4.6. Calcul des systèmes à aimants permanents......Page 47
5.1. La résistance au retournement d'aimantation (coercitivité) : comment la développer ?......Page 51
5.2. Nécessaire réduction en grains du matériau à aimant......Page 53
5.3. Principes généraux des procédés mis en œuvre pour l'obtention des microstructures d'aimants......Page 54
6.1. Caractéristiques magnétiques des éléments 3d et 4f face aux propriétés requises pour obtenir un matériau dur......Page 57
6.2. Matériaux à aimant à base d'éléments de transition......Page 60
6.3. Les alliages intermétalliques R-M (R = terre rare et M = métal de transition)......Page 63
6.4. Revue des composés intermétalliques......Page 69
7. Mécanismes de renversement de l'aimantation......Page 75
7.1. Analyse du renversement de l'aimantation dans les systèmes magnétiques dépourvus d'anisotropie magnétocristalline : application aux AINiCo......Page 76
7.2. Renversement de l'aimantation dans les systèmés à forte anisotropie magnétocristalline : retournement non collectif par étapes......Page 77
7.3. Le champ de renversement de l'aimantation H[sub(R)] : analyse de sa relation avec les paramètres magnétiques intrinsèques de la phase principale......Page 79
7.4. Quel mécanisme détermine le renversement d'aimantation ?......Page 82
Références......Page 88
1. Présentation générale des matériaux doux......Page 91
1.2. Rôle des caractéristiques structurales et électromagnétiques......Page 92
1.3. Analyse des pertes d'énergie......Page 94
2.1. Le fer et les aciers doux......Page 98
2.2. Les alliages fer-silicium classiques......Page 99
2.3. Les tôles Fe-Si à grains non orientés (NO)......Page 101
2.4. Les tôles Fe-Si à grains orientés (GO)......Page 103
2.5. Tôles fer-silicium de faible épaisseur......Page 106
2.6. Alliages à haute teneur en silicium......Page 107
3.1. La famille des fer-nickel......Page 110
3.2. Les alliages fer-cobalt......Page 113
4.1. Propriétés électromagnétiques......Page 114
4.2. Utilisations des ferrites......Page 116
5.1. Caractéristiques générales......Page 117
5.2. Les grandes classes d'alliages doux amorphes......Page 118
6. Les matériaux nanocristallins......Page 119
6.1. Caractéristiques électromagnétiques......Page 120
6.2. Le modèle d'anisotropie aléatoire......Page 122
6.3. Usages des nanocristallins......Page 123
7. La transformation de l'énergie aux fréquences industrielles (50-400 Hz)......Page 124
7.1. Les transformateurs de distribution......Page 125
7.2. Les machines tournantes......Page 129
8.1. Un exemple d'actionneur tournant : la machine pas à pas à réluctance variable......Page 137
8.2. Critères de choix, ordres de grandeurs......Page 143
9.1. Les inductances de lissage et les composants à accumulation d'énergie inductive......Page 145
9.2. Contraintes liées à la haute fréquence......Page 147
9.3. L'interfaçage commande-puissance......Page 148
Exercice : Étude d'un dispositif stabilisateur de tension utilisant une inductance saturable......Page 150
Solution de l'exercice......Page 153
Références......Page 155
1. Susceptibilité et perméabilité complexes......Page 157
1.1. Susceptibilité et perméabilité complexes isotropes......Page 158
1.2. Matériaux anisotropes - Tenseur de susceptibilité et perméabilité complexes......Page 160
2.1. Susceptibilités interne et externe......Page 161
2.3. Mesure par perturbation d'une bobine......Page 164
2.4. Mesure à deux bobines......Page 165
2.6. Mesure sur échantillon torique......Page 166
3. Les mécanismes élémentaires de susceptibilité......Page 168
3.1. Mécanisme de rotation......Page 169
3.2. Mécanisme de paroi......Page 175
4. Susceptibilité dans l'état désaimanté : le problème de I'homogénéisation......Page 181
4.1. Les approximations d'additivité ou de moyenne......Page 182
4.2. Modèle du milieu effectif......Page 184
4.3. Contribution de paroi et contribution de rotation......Page 185
5. Susceptibilité dans l'état saturé - Modes magnétostatiques......Page 186
5.1. Susceptibilités et perméabilités circulaires - Gyrotropie......Page 187
5.2. Résonance magnétostatique uniforme......Page 188
5.3. Résonance non uniforme : modes magnétostatiques......Page 189
5.4. Rôle de l'interaction d'échange : ondes de spins......Page 191
6.1. Spinelles......Page 193
6.2. Hexaferrites planaires......Page 196
6.3. Applications aux composants inductifs linéaires......Page 197
7.1. Grenats ferrimagnétiques......Page 200
7.2. Applications hyperfréquences......Page 201
Appendice : Méthode du milieu effectif......Page 206
Solutions des exercices......Page 211
Références......Page 212
1.1. Alliages à dilatation thermique contrôlée......Page 215
1.2. Alliages à module élastique stable......Page 217
2.1. Les matériaux à forte magnétostriction anisotrope......Page 218
2.2. Le Terfenol-D......Page 219
2.3. Applications du Terfenol-D aux actionneurs......Page 224
3. Matériaux pour capteurs......Page 228
3.1. Le Metglas 2605SC......Page 229
3.2. Capteurs basés sur les effets magnétoélastiques inverses......Page 230
3.3. Capteurs basés sur les effets magnétoélastiques directs......Page 232
4. Actionneurs et capteurs intégrés......Page 233
5. Conclusions et perspectives......Page 234
Solutions des Exercices......Page 235
Références......Page 237
1. Introduction......Page 239
2. Définition de la supraconductivité......Page 240
3.2. Longueurs caractéristiques......Page 241
4.1. Quantification du flux dans un anneau......Page 242
4.2. Effet Josephson......Page 243
4.4. Dynamique d'une jonction shuntée......Page 244
5. Les SQUID......Page 245
5.1. Le SQUID dc......Page 246
5.2. Le SQUID rf......Page 247
5.3. Le SQUID dans la pratique......Page 248
6. Supraconducteur de type I et supraconducteur de type II......Page 249
6.1. Champs critiques d'un supraconducteur de type II......Page 250
6.3. Courant critique dans les supraconducteurs de type II......Page 251
6.4. L'ancrage des vortex......Page 252
8. Les applications......Page 253
Références......Page 255
Chapitre 20 - Couches minces et multicouches magnétiques......Page 257
1. Du contrôle de l'environnement local au contrôle des propriétés physiques......Page 258
2.1. Généralités......Page 261
2.2. Techniques expérimentales les plus communément utilisées pour l'élaboration des couches minces et multicouches magnétiques......Page 262
3.1. Augmentation du moment magnétique à la surface de métaux de transition......Page 266
3.3. Effets induits par le substrat sur le magnétisme de films ultraminces épitaxiés......Page 268
3.5. Anisotropie magnétique des couches minces......Page 270
4.1. Couplage direct ferromagnétique par trous d'épingle ou par couplage dipolaire......Page 276
4.2. Couplage à travers une couche non-magnétique dans les multicouches formées d'une alternance de couches de métal de transition ferromagnétique et de couches de métal de transition ou noble non-magnétique (exemple Co/Cu)......Page 278
4.3. Couplage interfacial entre couches de métaux de transition ferromagnétiques et de terres rares......Page 279
5.1. Généralités sur le transport électronique dans les métaux......Page 282
5.2. Effet de taille finie sur la conductivité de couches minces métalliques......Page 287
5.3. Magnétorésistance des couches minces et multicouches métalliques magnétiques......Page 288
5.4. Effet tunnel d'électrons de spin polarisé......Page 295
5.5. Applications des couches minces et multicouches magnétiques......Page 297
Références......Page 300
Chapitre 21 - Les principes de l'enregistrement magnétique......Page 303
2. Panorama des divers procédés d'enregistrement magnétique......Page 304
2.1. Enregistrement analogique......Page 305
2.2. Enregistrement numérique......Page 307
2.3. Enregistrement perpendiculaire......Page 308
2.5. Mémoire à propagation de domaines......Page 309
3. Les milieux d'enregistrement (media)......Page 311
3.1. Milieux particulaires......Page 312
3.2. Milieux granulaires, couches minces métalliques......Page 314
3.3. Milieux continus : couches monocristallines épitaxiales et couches amorphes homogénes......Page 316
4.1. Champ produit par une tête magnétique......Page 317
4.2. Stabilité de l'aimantation écrite......Page 319
4.3. Ecriture d'une transition par une tête de Karlqvist......Page 321
5.1. Lecture inductive......Page 324
5.2. Lecture magnétorésistive......Page 327
Références......Page 333
1. Introduction......Page 335
2.1. Stabilité......Page 336
2.2. Types de ferrofluides et fabrication......Page 337
3.1. Superparamagnétisme......Page 338
3.2. Interactions entre particules : formation de chaînes......Page 340
3.3. Viscosité......Page 341
3.4. Biréfringence optique......Page 342
4.3. Imprimante......Page 343
4.7. Applications des propriétés optiques des ferrofluides......Page 344
4.9. Développements prévisibles......Page 345
5. Instabilités de surface......Page 346
Références......Page 349
1.1. Niveaux d'énergie dans un champ magnétique......Page 351
1.3. Impulsions radiofréquence......Page 353
1.4. Relaxation spin réseau......Page 354
1.6. Déplacement chimique......Page 355
1.7. Échos de spins......Page 356
2. L'imagerie de résonance magnétique......Page 358
2.1. Impulsions sélectives : l'approximation de la réponse linéaire......Page 359
2.2. Gradients de champ......Page 362
2.3. Excitation d'un système de spins en présence de gradient : sélection de tranche......Page 363
2.4. Imagerie : l'espace réciproque......Page 364
3. Un exemple d'application de l'IRM : l'imagerie de l'activité cérébrale......Page 366
3.1. Les modifications hémodynamiques et du degré d'oxygénation induites par l'activation neuronale......Page 367
3.2. Le contraste Bold : mécanismes biophysiques......Page 368
3.3. Les séquences IRMf......Page 375
3.5. Exemples d'applications......Page 377
Références......Page 381
1. Introduction......Page 383
2.1. Généralités......Page 384
2.2. Mesures d'aimantation rémanente......Page 385
2.3. Mesures de susceptibilité et d'anisotropie......Page 386
2.4. Caractérisation des minéraux magnétiques......Page 387
3.1. Introduction......Page 388
3.2. Les différents minéraux magnétiques......Page 390
3.3. Applications de la minéralogie magnétique en sciences de la Terre......Page 393
4. Anisotropie magnétique : application à la détermination de la fabrique des matériaux......Page 395
5.1. Principes du paléomagnétisme......Page 399
5.2. Les processus d'acquisition de l'ARN......Page 400
5.3. Techniques d'analyse de l'ARN......Page 402
6.1. Généralités......Page 403
6.2. Le champ du noyau......Page 404
6.3. Variations spatiales à courte longueur d'onde : aimantation de la croûte......Page 405
6.4. Variations temporelles rapides : champ externe......Page 407
7. Le champ passé vu par le paléomagnétisme......Page 409
8. Origine du champ du noyau : l'effet dynamo......Page 411
9.1. Tectonique et dérive des continents......Page 413
9.2. Datation......Page 415
10. Magnétisme extraterrestre......Page 417
Références......Page 419
1.1. Matériaux organiques inertes......Page 421
1.2. Matériaux organiques vivants......Page 422
1.3. Matériaux organométalliques et biologie......Page 423
1.4. Minéraux magnétiques encapsulés par la matière organique......Page 424
1.5. La sensibilité de l'homme aux champs magnétiques......Page 426
2.2. La détection des champs magnétiques émis par les tissus vivants......Page 427
2.4. Les capteurs magnétiques......Page 429
3.1. Valve cardiaque......Page 430
3.2. Guidage magnétique de cathéters......Page 431
3.4. Micro-actionneurs......Page 432
3.7. Magnétothérapie......Page 433
4. Conclusions......Page 434
Références......Page 435
1.1. Théorème de réciprocité......Page 437
1.2. Mesure des matériaux doux......Page 438
1.3. Mesure d'aimantation de matériaux durs ou de matériaux faiblement magnétiques......Page 440
2. Production de champs magnétiques......Page 452
2.1. Production de champ magnétique sans utiliser des matériaux magnétiques......Page 453
2.2. Production de champ magnétique en utilisant des matériaux magnétiques......Page 458
Référence......Page 467
1. Symboles utilisés dans le texte......Page 469
2.1. Conversion des unités MKSA en système CGS et autres systèmes d'unités d'usage courant......Page 473
2.2. Quelques valeurs numériques utiles......Page 474
3. Tableau périodique des éléments......Page 475
4. Susceptibilités magnétiques......Page 477
5. Matériaux ferromagnétiques......Page 481
6.1. Introduction......Page 483
6.2. Matériaux durs pour aimants permanents......Page 484
6.3. Matériaux doux......Page 487
6.5. Autres matériaux magnétiques......Page 488
Bibliographie générale......Page 491
A......Page 495
E......Page 496
L......Page 497
R......Page 498
W......Page 499
Table des Matières......Page 501